Створення методу розрахунку конструкцій ефективних систем охолодження підпятників та напрямних підшипників гідрогенераторів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.329021Ключові слова:
гідрогенератор, однорядний підп'ятник, оливоохолоджувач, гідравлічні розрахунки, теплові розрахунки, критеріальні рівнянняАнотація
Об’єктом дослідження є теплотехнічні та гідравлічні характеристики оливоохолоджувачів системи охолодження підп’ятника та напрямних підшипників гідрогенераторів.
В дослідженні вирішувалась задача підвищення ефективності системи охолодження опорних елементів гідрогенераторів при збереженні масо-габаритних показників. Основними проблеми при цьому є розбалансований перебіг оливи всередині типової системи охолодження та різна жорсткість опор сегментів підп’ятника.
Основним результатом дослідження стало створення конструкції системи охолодження, що забезпечує ефективне тепловідведення від оливи. Згідно розрахунків, оливоохолоджувач для гідрогенератора потужністю 56 МВт забезпечує відведення 250 кВт втрат с запасом по теплопередачі 26,2 %, для гідрогенератора потужністю 96 МВт – 150 кВт та 31,8 %, відповідно.
Результати пояснюються застосуванням нових антифрикційних матеріалів для опорних елементів (фторопласт-4) та матеріалу більш високої групи міцності з межею текучості 490 МПа для диску підп’ятника. Створена конструкція системи охолодження забезпечує роботу із збереженням ізотропності охолоджуючих рідин та не має "мертвих" зон перебігу цих рідин.
Особливістю запропонованого методу розрахунку оливоохолоджувачів є доповнення існуючих критеріальних рівнянь експериментальним коефіцієнтом В, що враховує особливість геометрії конструкції у доповненні до характеру перебігу оливи та газодинамічних параметрів. Комплексно були враховані такі параметри, як дія тривимірних сил, температур і тиску усередині основного металу та охолоджуючих рідин.
Запропоновані конструкції підп’ятника, напрямних підшипників та системи їх охолодження можуть бути впроваджені при проєктуванні та модернізації гідрогенераторів середньої та великої потужності
Посилання
- Qiu, H., He, K. (2024). Research on Torque Ripple and Influencing Factors of Hydro-Generator. Recent Patents on Engineering, 18 (1). https://doi.org/10.2174/1872212117666230127152125
- Flankl, M., Tuysuz, A., Kolar, J. W. (2017). Cogging Torque Shape Optimization of an Integrated Generator for Electromechanical Energy Harvesting. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64 (12), 9806–9814. https://doi.org/10.1109/tie.2017.2733441
- ODobzhanskyi, O., Duniev, O., Amiri, E., Yehorov, A., Gottipati, P., Masliennikov, A., Mendrela, E. (2021). Performance Comparison of BLDC Permanent Magnet Machines with Different Topologies. 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), 346–350. https://doi.org/10.1109/khpiweek53812.2021.9569983
- Casanova Garcia, G. F., Cardona Gutierrez, A. F., Mantilla Viveros, C. A. (2020). Structural component fatigue analysis of a hydrogenerator rotor. DYNA, 87 (214), 155–164. https://doi.org/10.15446/dyna.v87n214.84678
- Sheng, Z., Zhe, H., Zhangbin, Y., Chunde, X. (2023). Simulation and Comparative study on Cooling Performance of Thrust Bearing Cooled by Heat Pipe. 2023 IEEE 6th International Electrical and Energy Conference (CIEEC), 879–884. https://doi.org/10.1109/cieec58067.2023.10167119
- Tretiak, O., Kritskiy, D., Kobzar, I., Arefieva, M., Nazarenko, V. (2022). The Methods of Three-Dimensional Modeling of the Hydrogenerator Thrust Bearing. Computation, 10 (9), 152. https://doi.org/10.3390/computation10090152
- Liao, Y., Liao, B. (2020). Finite Element Analysis and Lightweight Design of Hydro Generator Lower Bracket. Manufacturing Technology, 20 (1), 66–71. https://doi.org/10.21062/mft.2020.017
- Quaranta, E., Bergamin, R., Schleiss, A. J. (2023). How to estimate the weight of hydropower electro-mechanical equipment? Available evidence, novel equations and challenges for engineering applications. Results in Engineering, 18, 101067. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101067
- Zhang, J., Huang, X., Wang, Z. (2024). Study of Unsymmetrical Magnetic Pulling Force and Magnetic Moment in 1000 MW Hydrogenerator Based on Finite Element Analysis. Symmetry, 16 (10), 1351. https://doi.org/10.3390/sym16101351
- Doost, A. K., Majlessi, R. (2015). Heat Transfer Analysis in Cooling System of Hydropower’s Generator. Open Journal of Applied Sciences, 05 (03), 98–107. https://doi.org/10.4236/ojapps.2015.53010
- El-Zohri, E. H., Shafey, H. M., Kahoul, A. (2019). Performance evaluation of generator air coolers for the hydro-power plant of Aswan High Dam at Egypt. Energy, 179, 960–974. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.05.006
- Wang, Y., Cai, Y., Zhang, J., Chen, Z., Li, C., Sun, W. (2025). Investigation on heat transfer mechanism simulation and structure optimization design of hydraulic turbine bearing semi-ring cooler. Heliyon, 11 (3), e42328. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2025.e42328
- Nowicki, R., Morozov, N. (2017). Thrust bearing monitoring of vertical hydro-turbine-generators. Conference: 1st World Congress on Condition Monitoring. London. Available at: https://www.researchgate.net/publication/318654615_Thrust_bearing_monitoring_of_vertical_hydro-turbine-generators
- Muhsen, A., Kizilova, N. (2021). The Advanced Cooling System of Generator for Hydropower Plant. eNergetics. Available at: https://www.researchgate.net/publication/358981403_The_Advanced_Cooling_System_of_Generator_for_Hydropower_Plant
- Liming, Z., Yongyao, L., Zhengwei, W., Xin, L., Yexiang, X. (2017). A review on the large tilting pad thrust bearings in the hydropower units. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 69, 1182–1198. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.09.140
- Pitchurov, G. T., Markov, D., Georgiev, E. (2023). Verification of the capacity of lubricating oil cooler system of turbine bearings. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1128 (1), 012019. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1128/1/012019
- Adaramola, B. A., Musa, A. (2020). Modification and Performance Evaluation of Turbo Generator’s Oil Coolers for Electricity Generation. International Journal of Scientific Engineering and Applied Science (IJSEAS), 6 (11), 138–148. Available at: https://ijseas.com/volume6/v6i11/ijseas20201116.pdf
- Yehorov, A., Duniev, O., Masliennikov, A., Gouws, R., Dobzhanskyi, O., Stamann, M. (2025). Study on the Thermal State of a Transverse-Flux Motor. IEEE Access, 13, 20893–20902. https://doi.org/10.1109/access.2025.3534284
- Tretiak, O., Kritskiy, D., Kobzar, I., Arefieva, M., Selevko, V., Brega, D. et al. (2023). Stress-Strained State of the Thrust Bearing Disc of Hydrogenerator-Motor. Computation, 11 (3), 60. https://doi.org/10.3390/computation11030060
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Oleksii Tretiak, Stanislav Kravchenko, Oleksii Mykhailychenko, Viacheslav Nazarenko, Serhii Smyk, Oleksandr Vasyliev, Mariia Arefieva, Iryna Tretiak, Serhii Serhiienko, Volodymyr Selevko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
